Качество бензина в России решено не улучшать

С 5 сентября должны были вступить в силу требования техрегламента, запрещающие в нашей стране продажу топлива, не соответствующего экологическим нормам «Евро-3», а также марки бензина с октановым числом ниже «95». Однако столь радикальные меры решено отложить, заявил замглавы Федеральной антимонопольной службы Павел Субботин.

Большая часть российских автомобилистов продолжает отдавать предпочтение дешевым маркам топлива, хотя далеко не всегда в этом есть смысл. Замечено, что некоторые двигатели намного экономичнее потребляют именно бензин АИ-95, и расходы автомобилиста в конечном счете оказываются ниже, чем при езде на АИ-92. Не говоря уже о том, что именно повсеместное использование топлива, соответствующего устаревшим экологическим нормам, является одной из главных причин загазованности наших городов.

Сейчас нефтяным компаниям дали разрешение продолжать производить бензин по старым технологиям как минимум до середины 2012 года. Чтобы воспользоваться этими послаблениями, производители топлива подписывают с властями соглашение, по которому нефтеперерабатывающие заводы должны быть модернизированы в определенные сроки. Впрочем, власти могут разрешить производить низкокачественное топливо и дольше запланированного. Изначально ведь предполагалось, что нефтяные компании перейдут на «Евро-3» еще в 2009 году, но сроки неоднократно сдвигались.

end.

2.1. Испаряемость бензина.

Испаряемость - способность переходить из жидкого состояния в газообразное. Автомобильные бензины должны обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно зимой), его быстрый прогрев, полное сгорание топлива, а также исключалось образование паровых пробок в топливной системе;Поэтому от фракционного состава бензинов зависят легкость и надежность пуска двигателя, полнота сгорания, длительность прогрева, приемистость автомобиля и интенсивность износа деталей двигателя. Фракционный состав бензинов определяется согласно ГОСТ 2177-99.

Легкие фракции бензина характеризуют пусковые свойства топлива - чем ниже температура выкипания топлива, тем лучше пусковые свойства. Для запуска холодного двигателя необходимо, чтобы 10% бензина выкипало при температуре не выше 55 градусов (зимний сорт) и 70 градусов (летний) по Цельсию. Зимние сорта бензина имеют более легкий (чем летние) фракционный состав. Легкие фракции нужны только на период пуска и прогрева двигателя.

Основная часть топлива называется рабочей фракцией. От ее испаряемости зависят: образование горючей смеси при разных режимах работы двигателя, продолжительность прогрева (перевода с холостого хода на нагрузку), приемистость (возможность быстрого перевода с одного режима на другой). Содержание рабочей фракции должно совпадать с 50% отгона. Минимальный интервал температур от 90% до конца кипения улучшает качество топлива и снижает его склонность к конденсации, что повышает экономичность и уменьшает износ деталей двигателя. Температуру выкипания 90% топлива иногда называют точкой росы.

Для запуска карбюраторного двигателя требуется:

;

,

где - температура перегонки 10% бензина; - минимальная температура воздуха, при которой возможен запуск холодного двигателя.

Температурные условия пуска холодного карбюраторного двигателя на бензине разного фракционного состава показаны на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Влияние фракционного состава бензина на запуск карбюраторного двигателя при разной температуре окружающего воздуха.

На прогретом двигателе часть легких фракций может испариться в бензопроводах и образовать паровые пробки, которые вызовут перебои в подаче бензина.

Температура перегонки 50%-ой фракции топлива характеризует скорость прогрева двигателя, устойчивость его работы на малых оборотах и приемистость. Если температура перегонки 50%-ной фракции высока, то испарение происходит неполно и с небольшой скоростью; горючая смесь получается обедненной, прогрев двигателя затягивается, двигатель на малых оборотах работает неустойчиво, а приемистость его ухудшается.

Приемистость двигателя предопределяет динамические качества автомобиля, его способность преодолевать подъемы без переключения передачи и небольшую длину разгона. На рис. 2.3 приведена зависимость между динамичностью автомобиля и температурой перегонки 50% (об.) бензина.

Рис. 2.3. Зависимость динамичности и времени прогрева двигателя автомобиля от температуры перегонки 50% (об.) бензина:

1 – динамичность; 2 – время прогрева.

За 100% динамичности условно принята динамичность автомобиля при работе двигателя на бензине с t_50% = 90ºС. По мере повышения этой температуры динамичность автомобиля падает и при применении бензина с t_50% = 150ºС составляет всего 50%.

Увеличение температур выкипания 50% (об.) и конца кипения снижает скорость набора оборотов двигателя и, соответственно, мощности (табл. 2.1).

Таблица 2.1.

Влияние фракционного состава бензина на достигаемое число оборотов

двигателя при различном времени открытия дроссельной заслонки

Время работы двигателя с момента начала запуска, с	Температурные пределы выкипания фракции: t50% - tконца кипения, ºС
97 – 171	107 – 175	112 – 180	120 – 182	128 – 186
0, 125
0, 250
0,375
0,500
0,625
0,750
0,850
1,000

Температура перегонки 90%-ной фракции и температура конца перегонки характеризуют наличие в бензине тяжелых фракций, которые не успевают испариться во впускном трубопроводе и доиспаряются в цилиндрах двигателя. Если тяжелых фракций много и температура их кипения высока, то они останутся в жидком состоянии. В результате этого мощность двигателя упадет, повысится удельный расход топлива и увеличатся рабочие износы двигателя вследствие смывания масла и разжижения его топливом.

Пусковые свойства автомобильных бензинов характеризуются не только 10% фракцией бензина, но и более высококипящей – 20% фракцией.

Зависимость предельной температуры воздуха, при которой возможен пуск холодного двигателя ниже нуля, от температуры перегонки 20% бензина описывается формулой:

.

Пусковые свойства бензинов в последнее время связывают с содержанием фракций, выкипающих до 70ºС. Эта зависимость, в отличие от температур начала кипения, 10% и 20% выкипания, не является прямолинейной. С понижением температуры окружающего воздуха потребность во фракциях, выкипающих до 70ºС, растет быстрее, чем при более высоких температурах.

Объем остатка в колбе (количество не испарившегося при перегонке бензина) характеризует наличие в бензине тяжелых, трудноиспаряемых углеводородов и примесей, которые оказывают вредное влияние на работу двигателя. Как правило, эти остатки, попадая в двигатель, полностью не сгорают и увеличивают удельный расход топлив и рабочие износы двигателя.

Объем потерь при перегонке характеризует склонность бензина к испарению при транспортировании и хранении. Повышенные потери при перегонке свидетельствуют о наличии особо легких фракций в бензине, которые будут интенсивно испаряться при транспортировании и хранении, особенно в жаркое время года.

Летучесть бензина оценивают давлением насыщенных паров и показателями склонности к образованию паровых пробок.

Давление насыщенных паров – это максимальное равновесное давление паров топлива в воздухе при определенных соотношениях жидкой и паровой фаз и температуре.

Давление насыщенных паров дополняет информацию фракционного состава об испаряемости бензина. По величине давления насыщенных паров можно судить о пусковых свойствах бензина, о склонности бензина к образованию в топливной системе двигателя паровых пробок, о возможных потерях от испарения. Давление насыщенных паров измеряют в Па и мм рт.ст.:

1Па = 7,5024 · 10^-3мм рт.ст. = 1,02 · 10^-5 кгс/см²

Давление насыщенных паров топлив неоднородного углеводородного состава зависит от состава, температуры и соотношения жидкой и паровой фаз.

Зависимость давления насыщенных паров углеводородных топлив от температуры часто представляют в виде прямой в полулогарифмических координатах, определяемых по формуле:

,

где Т – абсолютная температура; А и В – постоянные (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Значения постоянных А и В

Топливо	Пределы температур, ºС	А	В
Бензины автомобильные зимние	14 – 50		10,583
То же	50 – 84		11,061
Бензины автомобильные летние	18 – 50		10,298
То же	50 – 90		11,161
Топливо дизельное	106 – 200		6,659
То же	40 – 200		8,502
Топливо дизельное З	20 – 100		6,299
То же	100 – 200		8,454
Топливо дизельное Л	110 – 205		8,464

Зависимость давления насыщенных паров некоторых марок автомобильных бензинов от температуры в обычных и полулогарифмических координатах показана на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Зависимость давления насыщенных паров бензинов от температуры: а – в обычных координатах; б – в полулогарифмических координатах.

Влияние соотношения паровой и жидкой фаз на величину давления насыщенных паров объясняют следующим. Когда объем паровой фазы по сравнению с объемом жидкой фазы невелик, то того количества легкоиспаряющихся углеводородов, которое содержится в бензине, бывает вполне достаточно, чтобы насытить паровую фазу. В этом случае при насыщении состав жидкой фазы практически не изменяется, и в равновесии находятся пар и бензин первоначального состава. Когда объем паровой фазы значительно превышает объем жидкой фазы, тогда для насыщения расходуется значительное количество легкоиспаряющихся углеводородов, при этом состав жидкой фазы меняется. В состоянии насыщения паровая фаза находится в равновесии с жидкостью уже измененного состава. Давление насыщенных паров здесь отличается от давления насыщенных паров, определенного при небольшом объеме паровой фазы.

С увеличением отношения паровой фазы к жидкой определяемое давление насыщенных паров будет уменьшаться.

Давление насыщенных паров сильно влияет на потери бензина при хранении и сливе-наливе. Чем выше давление насыщенных паров, тем больше потери бензина.

Зависимость возможного пуска двигателя от давления насыщенных паров бензинов и температуры воздуха показана на рис. 2.5.

Рис. 2.5. Зависимость возможного пуска двигателя от давления насыщенных паров бензина и температуры воздуха:

А – область, в которой пуск возможен; Б – область, в которой пуск не возможен.

При понижении давления насыщенных паров до 250 ммрт.ст. пусковые свойства бензинов ухудшаются, а при дальнейшем снижении запуск двигателя становится невозможен. Товарные автомобильные бензины должны иметь давление насыщенных паров не менее 250 ммрт.ст. (в стандартных условиях).

Склонность бензина к образованию паровых пробок в системе подачи топлива оценивают по отношению объемов паровой и жидкой фаз бензина, испарившегося при определенных условиях. Фазовое соотношение пар – жидкость для каждой температуры нагрева бензина Ф_t рассчитывают по формуле:

,

где V_t – объем паровой фазы, измеренный в равновесии с жидким бензином при температуре t и нормальном атмосферном давлении; V_o – начальный объем пробы бензина (см³).

Показателем склонности бензина к образованию паровых пробок является критическое значение показателя соотношения пар – жидкость, исключающее образование паровых пробок в широком диапазоне оборотов и нагрузок двигателя. На практике за показатель склонности бензина к образованию паровых пробок принимается температура, при которой достигается предельное соотношение пар – жидкость, обычно 20:1.

Причиной образования паровых пробок в автомобильном двигателе является перегрев топлива, особенно в условиях жаркого климата.

Для обеспечения надежной эксплуатации автомобильного двигателя в различных климатических зонах в стандартах на автомобильные бензины наряду с традиционными показателями фракционного состава введены новые показатели:

· объем испарившегося бензина (%) при температуре: 70ºС, 100ºС, 180ºС;

· индекс испаряемости (индекс паровой пробки).

Индекс паровой пробки (ИПП) рассчитывают по формуле:

ИПП = 10 ДНП + 7V₇₀ ,

где ДНП – давление насыщенных паров, кПа; V₇₀ – объем бензина, выкипающего до 70ºС, в % об.

Чем выше давление насыщенных паров бензина и больше объем фракции, выкипающей до 70ºС, тем больше индекс паровой пробки.

Влияние бутанов на пусковые свойства бензинов. При добавлении в бензин бутановых углеводородов пусковые свойства бензинов улучшаются непропорционально изменению отдельных показателей их испаряемости. Пусковые свойства бензина, содержащего бутан, всегда лучше, чем пусковые свойства бензина без бутана, имеющего такое же давление насыщенных паров и температуру перегонки −10% об. Предложенные выше формулы для бензинов, содержащих бутаны, дают завышенную температуру воздуха, при которой возможен холодный пуск двигателя. Присутствие бутана в бензине снижает температуру начала кипения бензина. Скорректированная формула для определения минимальной температуры воздуха, при которой возможен запуск холодного двигателя на бензине, содержащем бутан, имеет вид:

.

• Давление насыщенных паров - чем выше давление паров при испарении топлива в замкнутом пространстве, тем интенсивнее процесс их конденсации. ГОСТ1756-2000 ограничивает верхний предел давления паров летом - до 670 кПа и зимой - от 670 до 930 кПа. Бензины с более высоким давлением склонны к образованию паровых пробок, при их использовании снижается наполнение цилиндров и теряется мощность двигателя, увеличиваются потери от испарения при хранении в баках автомобилей и на складах;

• Низкотемпературные свойства - способность бензина выдерживать низкие температуры;

• Сгорание бензина. Под "сгоранием" применительно к автомобильным двигателям понимают быструю реакцию взаимодействия углеводородов топлива с кислородом воздуха с выделением значительного количества тепла. Температура паров при горении достигает 1500...2400 °С.

2.2. Детонационная стойкость бензина.

2.2.1 Детонация в представлении современной химмотологии.

2.2.2. Октановое число. Методика присвоения ОЧИ и ОЧМ бензинам на установке УИТ-65М.Понятие «чувствительность» бензина.

Октановое число бензина характеризует его детонационную стойкость. Октановое число (ОЧ) – показатель, численно равный процентному (по объему) содержанию изооктана (ОЧ=100) в смеси с нормальным гептаном (ОЧ=0), эквивалентной по своей детонационной стойкости бензину, испытуемому в стандартных условиях.

Изооктан и н-гептан - эталонные жидкости.

Если, например, испытуемый бензин обладает такой же детонационной стойкостью, что и смесь 76% изооктана с 24 % н-гептана, то октановое число этого бензина равно 76.

Графическая интерпретация ОЧ.

Содержание в смеси изооктана,%(V)	Содержание в смеси н-гептана,%(V)	ОЧ

ОЧ бензина устанавливают на одноцилиндровой установке УИТ-65М,в состав которой входят:

1) одноцилиндровый двигатель с переменной степенью сжатия, с датчиком детонации;

2) прибор УД (указатель детонации);

3) различные приспособления для приближения или отдаления вероятности появления детонации.

Для определения ОЧ бензина моторным методом (ГОСТ 511 -82) устанавливают

стандартный режим работы одноцилиндрового двигателя и затем переводят его на

испытуемое топливо. Изменяя степень сжатия Е, добиваются появления детонации

определенной интенсивности. Затем подбирают такую эталонную смесь изооктана с Н -гептаном, которая в аналогичных условиях детонирует с той же интенсивностью. Процентное содержание изооктана в подобранном топливе обозначает октановое число испытуемого топлива.

Применяется также исследовательский метод определения октанового числа(ГОСТ 8226 - 82), при котором режим работы двигателя менее напряженный. Поэтому октановое число по исследовательскому методу (ОЧИ) несколько выше, чем определенное моторным методом (ОЧМ).

Если октановое число определено исследовательским методом, то в марке бензина имеется индекс «И», например, автомобильные бензины АИ -92, АИ -95. Цифры 92 и 95 обозначают октановые числа, определенные исследовательским методом. Октановое число указанных бензинов, определенное моторным методом, составляет 82,5 и 85 ед.

Разницу в октановых числах, получаемую по этим двум методам определения, называют чувствительностью бензина. Она зависит от физического и фракционного составов бензина. Например, для бензина А-76 чувствительностьЧ=ОЧИ-ОЧМ=80-76=4

2.2.3.Пути повышения детонационной стойкости бензинов.

Повышение октановых чисел бензинов возможно следующим путем:

1. подбором соответствующего нефтяного сырья;

2.совершенствованием технологии переработки и очистки бензина;

3.изменением строения углеводорода и др.

4.добавление к бензинам антидетонаторов является наиболее эффективным и экономичным способом повышения детонационных свойств.

В качестве антидетонаторов применяются:

1) свинцовистые - это тетраэтилсвинец Рb(С₂Н₅)₄, представляющий собой густую бесцветную жидкость с плотностью 1659 кг/м3, хорошо растворяющуюся в нефтепродуктах и не растворяющихся в воде, температура кипения его 200°С. Тетраэтилсвинец (ТЭС) - ядовитое вещество.

Механизм антидетонационного действия ТЭС заключается в том, что при

высоких температурах образуется свободный свинец Рb, при окислении его образуется двуокись свинца РbО₂, который взаимодействует с образующими перекисными соединениями, в результате чего последние разрушаются, и цепная реакция окисления прерывается.

Недостатком ТЭС является то, что свинец из камеры сгорания удаляется не полностью, что приводит к освинцовыванию камеры. С целью уменьшения этого явления к ТЭС добавляют бромистые и хлористые соединения, называемые выносителями свинца.

Смесь ТЭС с выносителем, в которую входят также наполнитель (бензин) и краситель(для отличия этилированного бензина от неэтилированного), называют этиловой жидкостью (ЭЖ) (табл.). Данную жидкость вводят в бензин в количестве 0,5 - 1,0 г/кг.При этом ОЧ повышается на 8…12 единиц.

Таблица.

Компоненты	Р-9	1-ТС	П-2
Тетраэтилсвинец	54,0	58,0	55,0
Выносители свинца	33,0- Бромистый этил	36,0- Дибромэтан	34,4- Дибромпропан
Альфамонохлорнафталин	6,8	-	5,5
Красящее вещество	0,1	0,5	0,1
Наполнитель(Б-70)	6,1	5,5	5,0

Недостатком выносителя бромистого этила в жидкости Р -9 является то, что он обладает низкой температурой кипения (34°С) и при хранении испаряется.

Выносительдибромэтан в жидкости 1-ТС кристаллизуется при -8°С, что делает невозможным применение бензина с этой жидкостью зимой. Выноситель

дибромпропан, входящий в жидкость П-2, кипит при 141°С и кристаллизуется при - 55°С, поэтому является наиболее пригодным для использования в условиях низких температур.

В высокофорсированных двигателях применяется более эффективное

органическое соединение свинца - тетраметилсвинец (ТМС). Он обладает более высокой термической устойчивостью, чем (ТЭС), и разлагается в момент максимального образования перекисных соединений.

2) марганцевистые- МЦКМ, ПЕНТАКАРБОНИЛ МАРГАНЦА, Фэтерол-В,Фэтерол-Г, Фэтерол-Ди др.- Они менее токсичны, чем свинцовистые, но по сравнению с ними не имеют надежных выносителей(отложения на электродах свечей, кольцах, поршнях и др.деталях ЦПГ.

3)железистые-ФеррАДА, ФерОЗ,ФК-4, ДАФ-1, АПК и др.-Нетоксичны, но более высокая стоимость и не имеют надежных выносителей.

Замечание. Приемистость бензинов к антидетонаторам зависит от группового химического состава и антидетонационных свойств бензинов. Практически это означает, что чем ниже ОЧ бензина, тем больше антидетонационный эффект.

Концентрации всех типов антидетонаторов в бензинах ограничены, что, в свою очередь, накладывает ограничения на возможный прирост ОЧ, достигаемый применением того или иного антидетонатора.Ограничения объясняются следующими причинами:

Тип антидетонатора	Ограничение концентрации	Max прирост ОЧ	Причина
Тетраэтилсвинец(в этилированныхавтобензинах)	0,15 г/л		Высокий уровень токсичности и нагарообразование в камере сгорания
Марганцевистые	50 мг Mn/л бензина	5…6	Повышенный износ и нагарообразование на свечах зажигания и в камере сгорания
Железистые	38 мг Fe/л бензина	3…4	Повышенный износ и нагарообразование на свечах зажигания и в камере сгорания

Следует обратить особое внимание на совместимость антидетонаторов между собой!

5. добавление к бензинамприсадок- высокооктановых компонентов: МТБЭ, ВБС, ТБС и др.оксигенаты(метанол, этанол, втор- БУТАНОЛ,Фэтерол-А,Фэтерол-Б).

2.2.4. Влияние изменения качества бензина на работу двигателя.

Наименование показателя качества	Характер изменения показателя качества от нормы	Признаки нарушения в работе двигателя. Ожидаемые последствия.
Октановое число	Уменьшение	Металлический стук, дымный выхлоп. Детонационное сгорание. Падение мощности.
Увеличение	Возрастает температура и давление в камере сгорания. Увеличивается мощность. Возможность форсирования рабочего процесса без снижения надежности работы.
Фракционный состав: t начала кипения t10% выкипания	Повышение	Увеличивается время запуска (зимой). Повышенный износ.
Понижение	Уменьшается время запуска (зимой). Увеличивается вероятность образования паровых пробок (летом). Нарушения в подаче топлива. Перебои в работе.
t50% выкипания	Повышение	Увеличивается время прогрева. Неустойчивая работа на малых оборотах. Ухудшается приемистость.
Понижение	Уменьшается время прогрева. Улучшается приемистость.
t90% перегонки и конца кипения	Повышение	Снижается полнота сгорания. Дымный выхлоп. Падение мощности. Повышенный расход топлива. Повышенный износ ЦПГ. Увеличение отложений.
Понижение	Условия сгорания топлива улучшаются. Отрицательное воздействие тяжелых фракций уменьшается.
Объем испарившегося бензина, %, при температуре 70ºС	Ниже нормы	Увеличивается время запуска двигателя. Повышается износ.
Выше нормы	Повышается склонность к образованию паровых пробок. Нарушения в подаче топлива, перебои в работе двигателя. Увеличиваются потери от испарения при хранении.
Объем испарившегося бензина, %, при температуре 100ºС	Ниже нормы	Увеличивается время прогрева двигателя. Неустойчивая работа на малых оборотах. Ухудшается приемистость работы.
Выше нормы	Повышается склонность к образованию паровых пробок. Нарушения в подаче топлива, перебои в работе двигателя.
Объем испарившегося бензина, %, при температуре 180ºС	Ниже нормы	Снижается полнота сгорания. Дымный выхлоп. Повышенный расход топлива. Увеличение отложений в камере сгорания. Повышенный износ двигателя
Индекс паровой пробки (ИПП)	Выше нормы	Повышается склонность к образованию паровых пробок. Нарушения в подаче топлива, перебои в работе двигателя.
Давление насыщенных паров	Понижено	Уменьшается вероятность образования паровых пробок (летом). Ухудшается запуск двигателя (зимой).
Повышено	Увеличивается вероятность образования паровых пробок. Перебои в работе и подаче топлива (летом).
Содержание серы	Выше нормы	Повышенный коррозионный износ. Снижение надежности в работе.
Содержание меркаптановой серы	Выше нормы
Концентрация фактических смол	Выше нормы	Увеличение отложений в топливной системе, уменьшение пропускной способности жиклеров и обеднение рабочей смеси. Нагар на деталях камеры сгорания. Калильное зажигание. Детонационное сгорание. Снижение надежности ДВС.
Водорастворимые кислоты и щелочи	Наличие	Коррозия конструкционных металлов системы питания и ДВС. Снижение надежности.
Массовое содержание свинца	Выше нормы	Повышается токсичность отработавших газов. Повышается экологическая опасность окружающей среды.
Кислотность	Выше нормы	Возрастает коррозионная активность и склонность топлива к образованию отложений в системе питания и камере сгорания. Снижается сохраняемость качества при хранении.
Индукционный период	Ниже нормы	Снижается химическая стойкость бензина к окислению. Уменьшается допустимый срок хранения (гарантийный срок).
Массовая доля в бензине высокооктановых компонентов: бензола, МТБЭ	Выше нормы	Снижается теплота сгорания бензина. Падает мощность двигателя. Повышается агрессивность топлива по отношению к резинам при увеличении МТБЭ. Повышается склонность к образованию отложений, токсичность бензинов и отработанных газов при повышении содержания ароматических углеводородов, особенно бензола.
Плотность	Ниже нормы	Снижается объемная энергоемкость топлива. Уменьшается содержание в топливе легких углеводородов. Топливо проявляет тенденцию к облегчению фракционного состава.
Выше нормы	Повышается объемная энергоемкость топлива. Повышается содержание в топливе тяжелых углеводородов. Топливо проявляет тенденцию к утяжелению фракционного состава.

Дата добавления: 2014-01-13